Один молекула підвищує вихід і стабільність сонячних модулів

Нові молекули підвищують ефективність і довговічність перовскітових сонячних батарей

Чи ви чули про CPMAC? Ця нова молекула, розроблена завдяки міжнародній співпраці, обіцяє суттєве поліпшення продуктивності і довговічності перовскітових сонячних батарей. Найцікавіше, що це відкриття було опубліковано в *Science*. Інновація полягає у синтетичній іонній солі з назвою CPMAC, що походить від buckminsterfullerene (C60) і має вищу ефективність у сонячних додатках, ніж традиційний C60.

Дослідники з King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) відіграли ключову роль у розробці CPMAC. Хоча C60 уже давно використовується у перовскітових сонячних батареях завдяки своїм сприятливим електронним властивостям, проблеми з його стабільністю виникають через слабкі ван-дер-ваальсові взаємодії на інтерфейсі з перовскітовим шаром. CPMAC був створений, аби вирішити ці недоліки.

Як пояснив професор Осман Бакр, виконавчий директор Центру передового досвіду з відновлювальної енергетики та сталих технологій (CREST) у KAUST: “Протягом понад десяти років C60 був невід’ємною складовою в розробці перовскітових сонячних батарей. Однак слабкі взаємодії на інтерфейсі перовскіт/C60 призводять до механічної деградації, що ускладнює довгострокову стабільність сонячних батарей. Для вирішення цього обмеження ми розробили іонну сіль, одержану з C60, CPMAC, щоб суттєво підвищити стабільність перовскітових сонячних батарей”.

На відміну від C60, CPMAC утворює іонні зв’язки з перовскітовим матеріалом, що зміцнює шар переносу електронів і, як наслідок, підвищує як структурну стабільність, так і енергетичну вихідність. Сонячні комірки з CPMAC показали поліпшення ефективності перетворення енергії (PCE) на 0.6% у порівнянні з C60.

Хоча покращення в ефективності виглядає скромним, його вплив значно зростає у реальних умовах енергетичного виробництва. “Коли ми маємо справу з масштабами типової електростанції, додаткова електроенергія, спричинена навіть фракцією відсоткової точки, є досить значною”, зазначив Hongwei Zhu, науковий співробітник в KAUST.

Окрім збільшення ефективності, CPMAC також підвищував тривалість служби пристрою. За пришвидшеними випробуваннями старіння в умовах високих температур і вологості понад 2,000 годин, сонячні батареї з CPMAC зберігали значно більшу частину своєї ефективності. Зокрема, їхнє деградація була в три рази меншою, ніж у батареях з традиційним C60.

Додаткові випробування були проведені шляхом зборки комірок у чотирьох-елементні модулі, що дозволяло більш точно порівнювати результати з комерційними сонячними панелями. Ці тести ще раз підтвердили переваги молекули у дов